光伏發(fā)電接入配電網(wǎng)的影響范文
本站小編為你精心準備了光伏發(fā)電接入配電網(wǎng)的影響參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發(fā)您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。
【摘要】
隨著時代的不斷發(fā)展，清潔能源逐漸成為人們追求的能源，太陽能廣泛應用使光伏發(fā)電有了飛速的發(fā)展。本文對分布式光伏發(fā)電進行探討，從分布式光伏電源接入配電網(wǎng)的相關問題、光伏發(fā)電的特性等方面進行了分析。
【關鍵詞】
光伏發(fā)電；配電網(wǎng)；影響；特性
在化石能源日益短缺的當今社會，無污染的可再生能源成功吸引了人們的視線。太陽能具有可再生、分布廣泛、無污染等優(yōu)勢，成為公認的理想替代能源，近年來已被廣泛利用。光伏發(fā)電利用的正是將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的原理，光伏發(fā)電（PV）作為分布式發(fā)電（DG）的一種，當其大量接入將對配電網(wǎng)造成廣泛的影響，其中包括對配電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)運行的影響、對配電網(wǎng)暫態(tài)運行的影響和對配電網(wǎng)繼電保護的影響等。解決了這些問題才能更好地利用光伏發(fā)電，使其更好的發(fā)展。
1分布式光伏發(fā)電
光伏發(fā)電受外界天氣條件影響極大,發(fā)電功率會隨著光照強度的變化而劇烈地變化,夏天的多云天氣尤為明顯,其功率在瞬間的輸出變化率甚至能超過10%。現(xiàn)有主要的并網(wǎng)逆變器的控制方式基本上都是通過控制輸出電流以跟蹤并網(wǎng)點電壓,達到并網(wǎng)的目的。其輸出為純有功功率，功率因數(shù)接近1，沒有對電網(wǎng)功率因數(shù)調(diào)節(jié)的能力。由于光伏發(fā)電輸出功率的快速波動性，當進行大容量并網(wǎng)的時候，就要通過旋轉(zhuǎn)發(fā)電機的工作來進行功率調(diào)整的補償，這樣就增加了一個合理安排發(fā)電計劃的研究課題。隨著逆變器輸出負載的變化，諧波也隨之發(fā)生變化，在輸出減小到額定輸出的90%時，其輸出電流諧波失真甚至會達到20%以上,這樣就會對電網(wǎng)產(chǎn)生污染。并網(wǎng)逆變器的抗孤島保護功能與負荷狀況的相關性：隨著并網(wǎng)容量不斷加大，光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中會有多種類型的并網(wǎng)逆變器（不同保護原理）接入同一并網(wǎng)點，導致互相干擾，同時在出現(xiàn)發(fā)電功率與負載基本平衡的狀況時，抗孤島檢測的時間會明顯增加，甚至可能出現(xiàn)檢測失敗。由以上光伏發(fā)電的特性可知，現(xiàn)有的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)并不是“電網(wǎng)友好型”電源，它與傳統(tǒng)火電、水電，乃至新興的風電、生物質(zhì)能都有很大的不同，當其接入電力系統(tǒng)時應就相關問題進行專門的研究。
2分布式光伏電源接入配電網(wǎng)的影響
大規(guī)模光伏發(fā)電系統(tǒng)的接入，不可避免地會對傳統(tǒng)電網(wǎng)的規(guī)劃設計、調(diào)度運行等多方面產(chǎn)生影響。研究和減少這些影響，為電網(wǎng)自身安全穩(wěn)定運行，提出并制定光伏發(fā)電并網(wǎng)的相關技術要求，是一項非常有意義的工作。
2.1對繼電保護的影響中國的配電網(wǎng)大多為單電源放射狀結構，多采用速斷、限時速斷保護形式，不具備方向性。在配電網(wǎng)中接入分布式電源后，其注入功率會使繼電保護范圍縮小，不能可靠地保護整體線路，甚至在其他并聯(lián)分支故障時，引起安裝分布式光伏的繼電保護誤動作。在傳統(tǒng)的配電保護系統(tǒng)中，網(wǎng)絡類型主要是通過斷路器，重合器和保險絲組成。三段式過流保護作為主保護和備用保護廣泛應用于變電站的饋電線路中：過流分段（過流段I，過流段II，過流段III等）的動作值和時限，實現(xiàn)了電力線路主保護和下級饋電線路的后備保護;安裝按照預先建立的操作程序（例如兩快速和一慢速，兩快速和兩慢速）切除故障，利用重合的動作來恢復系統(tǒng)通電時隔離和瞬時故障;熔斷絲裝設于支饋線，通過大于不允許電流值，并持續(xù)一定的時間，以實現(xiàn)其熔斷器被熔斷除去有缺陷的部件，并進行隔離。斷路器-重合器、重合器-熔斷器、熔斷器-熔斷器之間選擇性協(xié)調(diào)由斷路器動作電流值，動作延遲，重合器的操作程序和熔斷器選定共同決定。然而，隨著大量的分布式電源接入配網(wǎng)，配網(wǎng)的同一個輻射饋電結構變得更復雜，其配網(wǎng)結構，如圖1。顯然，DG的接入，使配網(wǎng)變?yōu)槎鄠€電源的網(wǎng)絡，當系統(tǒng)發(fā)生故障時，故障電流和方向的幅度改變時，傳統(tǒng)的保護敏感性，選擇性，速度，可靠性都難以滿足更多的DG與網(wǎng)絡的安全性和穩(wěn)定性的要求。（1）DG下游故障時，例如f1(f4)，由于分支系數(shù)的影響，通過CB2中保護裝置的故障電流比沒有DG時小，保護的靈敏度下降，若DG的容量足夠大，保護甚至完全無法正常啟動造成拒動;因為DG電源的助增作用，重合器和熔斷器故障電流變大，雖然提高了保護靈敏度，但有可能使速斷保護范圍流延伸到上級或下級線路，熔斷器熔斷，從而失去了保護選擇性或上下熔斷器配合失效。（2）當系統(tǒng)的電源供給側(cè)或相鄰的線路故障時，例如f2（F3），該系統(tǒng)的電源和DG會向故障點提供短路電流也，逆向短路電流流過R和CB2時，重合器和斷路器由于沒有方向的辨識性，若DG容量足夠大時，保護就會發(fā)生誤動作，從而終止其全線路的運行，嚴重降低供電的可靠性。（3）配網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，如果系統(tǒng)側(cè)被斷開而DG沒有斷開，那么會形成孤島運行，如果DG的容量不足，從而使孤島區(qū)域內(nèi)的電壓和頻率下降，就會嚴重影響電能的質(zhì)量。同時，孤島運行會使得系統(tǒng)在側(cè)檢的成功率大大降低，臨時故障不能保證及時恢復供電。
2.2對配電網(wǎng)暫態(tài)運行的影響光伏電源接入對配電網(wǎng)，對暫態(tài)運行的影響主要表現(xiàn)在對系統(tǒng)電壓波動的影響上。傳統(tǒng)配電網(wǎng)中，系統(tǒng)電壓波動主要是由有功、無功負荷隨時間變化所引起的，并且沿線路末端方向，電壓的波動越來越大。如果負荷集中在系統(tǒng)末端附近，電壓的波動會更大，所以一般盡量避免這種情況的發(fā)生。光伏分布式電源接入配電網(wǎng)后，會影響系統(tǒng)電壓的波動，使其增大或減小，這主要通過2種方式：①光伏分布式電源與當?shù)氐呢摵蓞f(xié)調(diào)運行，即光伏分布式電源的輸出量隨該負荷的增加（或減小），相應的增加（或減小），此時光伏分布式電源將抑制系統(tǒng)電壓的波動；②光伏分布式電源不與當?shù)氐呢摵蓞f(xié)調(diào)運行，如利用自然資源發(fā)電的光伏分布式電源，由于其輸出量受自然資源（如風速、太陽光輻射強度等）影響很大，一般很難控制，所以這類光伏分布式電源很難與當?shù)氐呢摵蓞f(xié)調(diào)運行，此時光伏分布式電源將可能增大系統(tǒng)電壓的波動。
2.3對配電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)運行的影響光伏電源接入對配電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)運行的影響主要體現(xiàn)在對電壓分布和網(wǎng)損的影響。傳統(tǒng)配電網(wǎng)一般呈輻射狀，穩(wěn)態(tài)運行情況下，電壓沿饋線的潮流方向逐漸降低。光伏電源接入位置會使配電網(wǎng)的電壓和網(wǎng)損受到不同程度的影響，因此需要合理配置。光伏電源具有自治運行（指光伏電源并網(wǎng)而逆變器不受調(diào)度的控制）與調(diào)度運行兩種控制模式。光伏電源工作在自治運行方式時，若在單位功率因數(shù)模式下（通常用戶會設定這種模式），配電網(wǎng)接入光伏分布式電源后，在穩(wěn)態(tài)情況下（假設負荷恒定不變），則因局部線路潮流增加，線路末端電壓會下降，同時因線路壓降增大而造成網(wǎng)損增大。光伏電源工作在調(diào)度運行方式時，由調(diào)度控制可以調(diào)整有功、無功輸出。通過增加光伏電源無功功率輸出，減少有功功率，使得沿饋線的各負荷節(jié)點處的電壓有所提高，此時線路壓降減小，網(wǎng)損減小。配電網(wǎng)系統(tǒng)電壓被抬高多少與接入的光伏電源的位置及總?cè)萘康拇笮∮嘘P。當光伏分布式發(fā)電相對網(wǎng)絡負荷較大時，系統(tǒng)電壓往往需要適當減低，以適應光伏分布式發(fā)電注入有功、無功功率抬高部分節(jié)點的電壓。
3結束語
開發(fā)可再生能源是我國可持續(xù)發(fā)展基本國策的重點體現(xiàn)，在能源的消耗日益嚴重的今天，勢在必行。如何更加有效地利用太陽能、減小并網(wǎng)沖擊和電力諧波、提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的效率、提高功率因數(shù)，也給光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制技術提出了更高的要求，對于光伏發(fā)電的研究仍需繼續(xù)。
作者：王瀚瀾 田有文 張景旭 單位：沈陽農(nóng)業(yè)大學信息與電氣工程學院 國網(wǎng)遼寧省電力有限公司沈陽供電公司
